高中生物新教材同步必修第二册课件+讲义 第4章　第2节　基因表达与性状的关系

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最新人教版高中生物（必修二）同步课件基因表达与性状的关系第2节学习目标1.举例说明基因控制生物体性状的两种方式。2.描述基因选择性表达与细胞分化的关系。3.阐述表观遗传现象。内容索引一、基因表达产物与性状的关系二、基因的选择性表达与细胞分化网络构建课时对点练三、表观遗传及基因与性状的对应关系一、基因表达产物与性状的关系1.间接途径：基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状。(1)途径：基因 的合成 过程 生物体的性状。(2)举例①豌豆的圆粒与皱粒圆粒豌豆： 含量高→成熟时吸水胀大；皱粒豌豆：编码淀粉分支酶的基因被插入的DNA序列打乱→ 异常，活性大大降低→淀粉合成受阻，含量降低→成熟时失水皱缩。②人 的形成：编码 的基因异常→不能合成 →酪氨酸不能转变为 →表现出白化症状。教材梳理酶代谢淀粉酪氨酸酶酪氨酸酶淀粉分支酶白化病黑色素2.直接途径：基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。(1)途径：基因 的结构 生物体的性状。(2)举例 ：编码CFTR蛋白(一种转运蛋白)的基因缺失了_________→CFTR蛋白在第508位缺少 →CFTR蛋白结构与功能异常→支气管中黏液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量繁殖，最终使肺功能严重受损。蛋白质苯丙氨酸3个碱基囊性纤维化(1)基因只能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状(　　)(2)基因是通过控制蛋白质的合成来控制生物性状的(　　)×判断正误√1.牵牛花的颜色可随液泡中的酸碱度不同而发生变化：液泡中的花青素在碱性时显蓝色，中性时显紫色，酸性时显红色，其生理机制如下。下列说法中正确的是典题应用A.可以通过用无水乙醇提取花青素，体外 模拟不同pH环境与花色变化的机理B.图中a、b过程是同时进行的，也能够发生在原核细胞中C.牵牛花在清晨时开蓝花，中午转为紫色，下午则可能为红色D.蛋白R是一种载体蛋白，说明基因可通过控制蛋白质的结构直接控制 生物体的性状√花青素为水溶性色素，不可以用无水乙醇提取花青素，A错误；a表示转录，b表示翻译，在真核细胞中两过程不是同时进行的，B错误；夜晚几乎没有光，植物不能进行光合作用，只进行细胞呼吸氧化分解有机物，产生大量的CO2，所以清晨牵牛花的细胞中含CO2较多，CO2溶于水呈酸性，故牵牛花在清晨时开红花，C错误。2.下图为人体内基因对性状的控制过程，由分析可知A.基因1和基因2一般不会出现 在人体内的同一个细胞中B.图中过程①需要RNA聚合酶 的催化，过程②不需要tRNA 的协助C.过程④⑤的结果存在差异的根本原因是血红蛋白结构的不同D.过程①②③表明基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生 物体的性状√人体细胞由同一个受精卵增殖、分化而来，基因1和基因2可出现在同一细胞中，A错误；图中过程①为转录，需要RNA聚合酶的催化，过程②为翻译，需要tRNA的协助，B错误。二、基因的选择性表达与细胞分化1.基因类型(1)在所有细胞中都能表达的基因：指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所 的，如 、 。(2)只在某类细胞中 表达的基因：如 、 。2.细胞分化的本质： 。3.细胞分化的结果由于基因的选择性表达，导致来自同一个体的体细胞中 和 _______不完全相同，从而导致细胞具有不同的形态和功能。　教材梳理必需核糖体蛋白基因ATP合成酶基因卵清蛋白基因胰岛素基因基因的选择性表达mRNA特异性蛋白质管家基因和奢侈基因(1)管家基因：指所有细胞中都表达的一类基因，这类基因指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所必需的，如核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因等。(2)奢侈基因：只在某类细胞中特异性表达的基因，这类基因表达的产物赋予各种类型细胞特定的形态结构特征与功能，如卵清蛋白基因、胰岛素基因等。教材拓展(1)细胞分化形成的细胞一般会保持分化后的状态，不可逆转(　　)(2)在一个细胞中所有的基因都一定表达(　　)(3)同一个体的不同组织细胞的形态、功能不同是基因选择性表达的结果(　　)(4)不同生物的细胞的形态、结构不同是基因不同造成的(　　)判断正误×√√√基因的选择性表达根据课本P72的“思考·讨论”，回答下列问题：1.这三种细胞的基因组成是否相同？它们合成的蛋白质种类是否相同？核心探讨提示　这三种细胞都属于同一只鸡的体细胞，是经过有丝分裂而来的，因此基因组成相同；但由于基因的选择性表达，三种细胞合成的蛋白质种类不完全相同。2.三种细胞中都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰岛素基因，但只检测到了其中一种基因的mRNA，这一事实说明了什么？提示　在高度分化的体细胞中，基因是选择性表达的。3.是不是这三类细胞中表达的基因完全不相同？如不是，请举例说明。提示　不是；控制细胞基本生命活动的基因在所有细胞中都能表达，如核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因等。从基因表达看细胞分化(1)细胞分化的标志①分子水平：基因选择性表达，合成了某种细胞特有的蛋白质，如卵清蛋白、胰岛素。②细胞水平：形成不同种类的细胞。(2)分化细胞表达的基因：所有管家基因和部分奢侈基因。(3)细胞分化的“变”与“不变”①不变：DNA、tRNA、rRNA、细胞的数目。②改变：mRNA、蛋白质的种类，细胞的形态、结构和功能。核心归纳(4)细胞分化本质的模型分析3.细胞分化是奢侈基因选择性表达的结果。下列属于奢侈基因的是A.血红蛋白基因 B.ATP合成酶基因C.DNA解旋酶基因 D.核糖体蛋白基因典题应用√B、C、D项所述基因是所有活细胞中都表达的基因，而A项中血红蛋白基因只有在红细胞中才能表达，因此血红蛋白基因属于奢侈基因。4.同一动物个体的神经细胞与肌细胞在功能上是不同的，造成这种差异的主要原因是A.二者所处的细胞周期不同B.二者合成的特定蛋白不同C.二者所含有的遗传信息不同D.二者核DNA的含量不同√只有连续分裂的细胞才具有细胞周期，神经细胞与肌细胞都是高度分化的细胞，不再继续分裂，因此二者都不具有细胞周期；同一动物个体的神经细胞与肌细胞在功能上不同的原因是基因的选择性表达，即二者合成的特定蛋白不同；同一个体的不同体细胞是由同一个受精卵发育而来的，所以同一个体的不同体细胞中含有的遗传信息相同，核DNA含量也相同。三、表观遗传及基因与性状的对应关系1.表观遗传(1)概念：生物体基因的 保持不变，但 和 发生可遗传变化的现象，叫作表观遗传。(2)类型：表观遗传的类型有DNA的 、 的甲基化和乙酰化等。(3)实例：蜂王和工蜂。教材梳理碱基序列基因表达表型甲基化组蛋白2.基因与性状间的对应关系(1)基因控制生物体的性状① 一个性状② 多个性状(如基因间相 互作用 ③ 一个性状(如人的身高)一个基因 一个基因多个基因(2)生物体的性状还受 的影响。(3)基因与基因、基因与基因表达产物、 之间存在着复杂的相互作用，这种相互作用形成了一个错综复杂的网络，精细地调控着生物体的 。环境条件基因与环境性状(1)表观遗传现象由于基因的碱基序列没有改变，因此生物体的性状也不会发生改变(　　)(2)吸烟会导致精子中DNA的甲基化水平升高，从而影响基因的表达(　　)(3)表观遗传现象比较少见，不能普遍存在于生物体整个生命活动过程中(　　)(4)基因与性状是一一对应的关系(　　)(5)生物体的一个性状有时受多个基因的影响(　　)判断正误×√√××柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传请根据教材P73的“思考·讨论”回答下列问题：1.题述资料中，柳穿鱼和小鼠性状改变的原因是什么？提示　在花型不同的柳穿鱼植株中，Lcyc基因相同，但该基因的表达存在差异，开辐射对称花的植株B的Lcyc基因被高度甲基化，因此不表达。小鼠毛色改变的原因是Avy基因的甲基化程度不同，导致该基因的表达受到抑制的程度不同，进而影响性状。核心探讨2.分析资料1，F1的花为什么与植株A的相似？在F2中，为什么有些植株的花与植株B的相似？提示　F1植株同时含有来自植株A和植株B的Lcyc基因。植株A的Lcyc基因能够表达，表现为显性；植株B的Lcyc基因由于部分碱基甲基化，基因表达受到抑制，表现为隐性。因此，同时含有这两个基因的F1中，F1的花与植株A的相似。F1自交后，F2中有少部分植株含有两个来自植株B的Lcyc基因，由于该基因的部分碱基被甲基化，基因表达受到抑制，因此，这部分植株的花与植株B相似。3.资料1和资料2展示的遗传现象有什么共同点？这对你认识基因和性状的关系有什么启示？提示　资料1和资料2展示的遗传现象都表现为基因的碱基序列保持不变，但基因的表达受到抑制，因此性状发生改变，而且这种改变可以遗传。基因的碱基序列相同，性状可能不同，这表明基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系，基因的表达受到很多因素的影响，体现了基因与性状之间关系的复杂性。表观遗传的原因和特点(1)表观遗传的原因：DNA甲基化，构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰。(2)表观遗传的特点①可遗传性：基因表达和表型可以遗传给后代。②不变性：基因的碱基序列保持不变。③可逆性：DNA的甲基化修饰可以发生可逆性变化，即被修饰的DNA可以发生去甲基化。核心归纳(3)理解表观遗传需注意的两个问题①表观遗传中，基因的遗传遵循孟德尔遗传规律，但对基因修饰之后所表现出来的性状可能不遵循孟德尔遗传规律。②生物体内有甲基化、去甲基化的一套机制，甲基化可擦除、可重建。5.表观遗传现象产生的原因不包括A.DNA中基因的甲基化B.DNA中基因的碱基序列改变C.构成染色体的组蛋白发生甲基化D.构成染色体的组蛋白发生乙酰化典题应用√除了DNA甲基化，构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰也会影响基因的表达而产生表观遗传现象。但表观遗传时基因的碱基序列没有变化。6.如图为脉孢霉体内精氨酸的合成途径示意图。下列相关叙述正确的是A.精氨酸的合成只受一对基因的控制B.基因可通过控制酶的合成来控制代谢过程C.若基因②不表达，则基因③和④也不表达D.四个基因位于同一条染色体上√网络构建课时对点练题组一　基因表达产物与性状的关系1.下列有关基因控制生物性状的实例分析，属于直接通过控制结构蛋白合成来控制生物体性状的是A.白化病 B.苯丙酮尿症C.囊性纤维化 D.豌豆粒形12345678910111213√12345678910111213白化病、苯丙酮尿症、豌豆粒形都是基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状，A、B、D不符合题意；囊性纤维化属于基因直接通过控制结构蛋白的合成来控制生物体的性状，C符合题意。2.豌豆种子有圆粒和皱粒两种，如图为圆粒种子形成机制的示意图，下列相关说法不正确的是12345678910111213A.图中显示了基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体 的性状B.当编码淀粉分支酶的基因被打乱时，细胞内淀粉的含量会上升C.皱粒种子中蔗糖含量相对更高，味道更甜美D.图中①②过程中碱基互补配对的方式有差异√12345678910111213当编码淀粉分支酶的基因被打乱时，会导致淀粉分支酶异常，其活性大大降低，从而使淀粉的含量下降，B错误；皱粒种子中淀粉含量相对较低，而蔗糖含量相对较高，种子的甜度增加，C正确；图中①②过程分别为转录和翻译，都会发生碱基互补配对，其中转录过程中有T和A配对，而翻译过程中没有，D正确。题组二　基因的选择性表达与细胞分化3.下列有关基因表达与性状关系的叙述，错误的是A.细胞分化的本质是基因的选择性表达B.基因能通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状C.基因能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状D.细胞中能表达的基因在所有的细胞中都能表达12345678910111213√12345678910111213细胞中能表达的基因不一定能在所有的细胞中表达，因为有些基因选择性表达，不同的组织细胞中选择性表达的基因不完全相同，D错误。4.如表是人体内的红细胞(未成熟)、胰岛B细胞、浆细胞内所含有的核基因及这些基因表达的情况(“＋”表示该基因能表达，“－”表示该基因未表达)。下列有关说法正确的是12345678910111213A.①②③均表示“＋”B.此表说明细胞分化导致基因的选择性表达C.三种细胞中mRNA和蛋白质种类完全不同D.三种细胞的形态、结构和生理功能不同的根本原因是核基因种类不完 全相同12345678910111213√12345678910111213胰岛B细胞能合成并分泌胰岛素，胰岛素基因表达；浆细胞合成、分泌抗体，抗体基因表达；三种细胞都进行有氧呼吸，有氧呼吸酶基因都表达，A正确；题表说明细胞分化是基因选择性表达的结果，B错误；三种细胞中有氧呼吸酶基因都表达，三种细胞中mRNA和蛋白质种类不完全相同，C错误；三种细胞是同一个体中的体细胞，核基因种类相同，只是表达的基因不同，导致这三种细胞的形态、结构和生理功能不同，D错误。题组三　表观遗传及基因与性状的对应关系5.下列有关基因表达或表观遗传的叙述，错误的是A.柳穿鱼Lcyc基因的部分碱基发生了甲基化修饰，抑制了基因的表达B.基因组成相同的同卵双胞胎出现某种性状差异，不一定是表观遗传C.表观遗传由于碱基序列不变，不能将性状遗传给下一代D.构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰会影响基因的表达12345678910111213√12345678910111213表观遗传虽然碱基序列不变，但表观遗传导致的性状改变可以遗传给下一代，C错误。6.(2022·天津红桥区高一期末)DNA甲基化通常发生在DNA的CG序列密集区，发生甲基化的DNA可以和甲基化DNA结合蛋白结合，使DNA链发生高度紧密排列，导致RNA聚合酶无法与其结合。下列说法错误的是A.神经细胞中，呼吸酶基因处于非甲基化状态B.结构越不稳定的DNA越容易发生甲基化C.DNA甲基化可导致基因的选择性表达D.对DNA去甲基化后其上的基因可以正常表达12345678910111213√12345678910111213“DNA甲基化通常发生于DNA的CG序列密集区”，而G和C之间有三个氢键，稳定性较高，故结构越稳定的DNA越容易发生甲基化，B错误。7.白化病和黑尿病都是因为酶缺陷引起的分子遗传病，前者不能由酪氨酸合成黑色素，后者不能将尿黑酸转变为乙酰乙酸，排出的尿液中因含有尿黑酸，遇空气后氧化变黑。如图表示人体内与之相关的一系列生化过程，据图分析，下列叙述不正确的是12345678910111213A.若一个皮肤角质层细胞控制 酶B合成的基因异常，不会 导致白化病B.若一个胚胎干细胞控制酶D合成的基因异常，可能会导致黑尿病C.白化病和黑尿病说明基因是通过控制蛋白质的结构直接控制生物体性状的D.图中代谢过程可说明一个基因可影响多个性状，一个性状也可受多个基因控制√12345678910111213白化病和黑尿病是基因通过控制酶的合成来控制代谢过程的，进而间接控制生物体性状的，而非直接控制，C错误。8.(2022·江苏苏州高一期中)蜂群中，蜂王和工蜂都是由受精卵发育而来，以蜂王浆为食的幼虫将发育成蜂王，而以花粉、花蜜为食的幼虫将发育成工蜂，幼虫发育成蜂王的机理如图所示。下列叙述不正确的是12345678910111213A.DNA甲基化水平是发育成蜂 王的关键要素B.花粉可通过抑制Dnmt3基因的 表达而影响DNA甲基化C.DNA甲基化水平没有使Dnmt3基因的碱基序列发生改变D.该实例中的由食物引起的表型改变是可以遗传给后代的√12345678910111213据图可知，蜂王浆可通过抑制Dnmt3基因的表达而影响DNA甲基化，B错误。9.R－loop结构是一种三链RNA－DNA杂合片段。由于新产生的mRNA与DNA模板链形成了稳定的杂合链，导致该片段中DNA模板链的互补链只能以单链状态存在。研究发现，GADD45A蛋白能够识别并结合R－loop结构，同时激活了TET1去甲基化酶，使DNA上一些区域去甲基化，促进相关基因的转录，从而改变表型。下列说法正确的是A.R－loop结构中碱基A只能与碱基U进行配对B.R－loop结构的形成会影响遗传信息的转录和翻译C.GADD45A蛋白的过量表达可导致DNA甲基化程度增加D.TET1去甲基化酶的作用位点是R－loop结构中的氢键12345678910111213√12345678910111213R－loop结构中，碱基A部分与碱基U配对，部分与碱基T配对，A错误；根据题干信息“GADD45A蛋白能够识别并结合R－loop结构，同时激活了TET1去甲基化酶，使DNA上一些区域去甲基化，促进相关基因的转录”可推知，GADD45A蛋白的过量表达可导致DNA甲基化程度降低，C错误；甲基化一般是指在DNA甲基转移酶的作用下，在DNA的GC二核苷酸的胞嘧啶5号碳位共价键结合一个甲基基团，TET1去甲基化酶的作用位点是该共价键，D错误。10.遗传学家做过这样的实验：果蝇幼虫正常的培养温度是25 ℃，将刚孵化的残翅果蝇幼虫放在31 ℃的环境中培养，得到了一些翅长接近正常的果蝇成虫，这些翅长接近正常的果蝇在正常环境温度下产生的后代仍然是残翅果蝇。分析以上实验内容，下列说法不正确的是A.将刚孵化的残翅果蝇幼虫放在25 ℃的环境中培养，成虫仍将是残翅B.上述果蝇翅型变化的现象属于表观遗传C.这种实验现象可能是温度影响了酶的活性造成的D.果蝇的翅型是基因和环境共同作用的结果√1234567891011121312345678910111213残翅性状由基因决定，但也受环境温度影响，故说明基因控制生物的性状，而性状的形成受环境的影响，该现象不属于表观遗传，B错误。11.DNA甲基化是指在DNA甲基转移酶(Dnmts)的催化下，将甲基基团转移到胞嘧啶上的一种修饰方式。DNA的甲基化可导致基因表达的沉默，基因组总体甲基化水平低会导致一些在正常情况下受抑制的基因如原癌基因被激活，从而使细胞癌变。据此分析，下列说法正确的是A.细胞癌变可能与原癌基因的高效表达有关B.抑制Dnmts酶活性会降低细胞癌变的概率C.DNA的甲基化会阻碍RNA聚合酶与基因上的密码子的结合D.DNA的甲基化改变了原癌基因的脱氧核苷酸序列12345678910111213√12345678910111213据题意分析可知，DNA甲基化会导致基因表达的沉默，而基因组总体甲基化水平低会导致原来受抑制的基因如原癌基因被激活，故细胞癌变可能与原癌基因的高效表达有关，A正确；Dnmts酶会导致DNA甲基化，抑制Dnmts酶活性会导致甲基化水平降低，而基因组总体甲基化水平低可能会导致癌变，故抑制Dnmts酶活性可能提高细胞癌变的概率，B错误；DNA的甲基化可导致基因表达的沉默，阻碍RNA聚合酶与基因上的启动部位结合，密码子在mRNA上，C错误；DNA的甲基化会将甲基基团转移到胞嘧啶上，并没有改变原癌基因的脱氧核苷酸序列，D错误。12.铁蛋白是细胞内储存多余Fe3＋的蛋白，铁蛋白合成的调节与游离的Fe3＋、铁调节蛋白、铁应答元件等有关。铁应答元件是位于铁蛋白mRNA起始密码子上游的特异性序列，能与铁调节蛋白发生特异性结合，阻遏铁蛋白的合成。当12345678910111213Fe3＋浓度高时，铁调节蛋白由于结合Fe3＋而丧失与铁应答元件的结合能力，核糖体能与铁蛋白mRNA一端结合，沿mRNA移动，遇到起始密码子后开始翻译(如右图所示)。请回答下列问题：(1)图中甘氨酸的密码子是______，铁蛋白基因中决定“ ”的模板链碱基序列为__________________。12345678910111213GGU(2)Fe3＋浓度低时，铁调节蛋白与铁应答元件结合干扰了____________________________________，从而抑制了翻译的起始；Fe3＋浓度高时，铁调节蛋白由于结合Fe3＋而丧失与铁应答元件的结合能力，铁蛋白mRNA能够翻译。这种调节机制既可以避免______对细胞的毒性影响，又可以减少________________________。核糖体在铁蛋白mRNA上的结合与移动Fe3＋细胞内物质和能量的浪费—CCACTGACC—12345678910111213(3)若铁蛋白由n个氨基酸组成，指导其合成的mRNA的碱基数远大于3n，主要原因是____________________________。mRNA两端存在不翻译的序列13.油菜植物体内的中间代谢产物磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)运向种子后有两条转变途径，如图甲所示，其中酶a和酶b分别由基因A和基因B控制合成。我国陈锦清教授根据这一机制培育出高产油菜，产油率由原来的34%提高到58%。请回答下列问题：12345678910111213(1)据图甲分析，你认为提高油菜产油量的基本思路是___________________________。抑制酶b合成，促进酶a合成(2)图乙表示基因B，α链是转录链，陈教授及助手诱导β链也能转录，从而形成双链mRNA，试回答：①控制酶b合成的基因的基本单位是__________。②控制酶a与酶b合成的基因在结构上的本质区别是__________________________。③转录出的双链mRNA与图乙基因在化学组成上的区别是______________________________。④为什么基因B经诱导后转录出双链mRNA就能提高产油量？_________________________________________________________________________________。12345678910111213脱氧核苷酸碱基的数量及排列顺序不同mRNA中不含T含U，五碳糖为核糖双链mRNA不能翻译(不能与核糖体结合)形成酶b，而细胞能正常合成酶a，故生成的油脂比例高本课结束更多精彩内容请登录：www.xinjiaoyu.com